科學家找到研究銀心黑洞自轉的方法

作者 | 發布日期 2020 年 10 月 24 日 0:00 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


物理學家認為黑洞只有 3 個獨立的特性:質量、電荷、和角動量。由於黑洞所捕獲的物質基本上是電中性,因此黑洞的電荷應幾乎為零。而黑洞的質量決定其事件視界的大小,可以透過周圍物質運動的軌道測量質量。

但是,黑洞的旋轉就很難研究了。黑洞會如同恆星或行星自轉,可是黑洞沒有像恆星和行星那樣的物理表面提供測量。由於與質量一樣,黑洞自旋也是一種時空性質,因此自旋會造成空間改變,要測量黑洞的自旋,需要研究物質在黑洞附近的行為。目前已測量到超大質量黑洞的自旋。如研究其吸積盤發出的 X 射線會受自旋改變能量,或如 M87 影像中,朝向我們旋轉的一側的光環更亮。但是我們不知道銀河系中心黑洞的自旋,由於銀心黑洞不是很活躍,也比 M87 中的黑洞小得多。我們不能透過觀察它附近的光來測量它的自旋,但是在 Astrophysical Journal Letters 的論文提出另一種測量自旋的方法。

▲ 黑洞與吸積盤同向或不同向轉動的 X 光波段能量分布圖。

作者提出參考系拖曳(Frame-dragging)方式,當質量旋轉時,它會稍微扭曲周圍的空間。這種現象已經由測量繞地人造衛星證實。雖然黑洞無法如地球,在其周圍的軌道上放置探測器測量,但是作者認為可測量黑洞周圍恆星運動證實。尤其大約有 40 顆被編號 S 的恆星,其軌道非常靠近黑洞,隨著時間的推移,它們的軌道會因參考系拖曳的效果而改變。如果可以測量這些偏移,就可以測量自旋。在這項新研究中,團隊研究了 S 星的軌道,沒有發現參考系拖曳效應,因此銀心黑洞必定緩慢旋轉,可能其旋轉度小於黑洞最大可能旋轉度的 10%。相較之下 M87 黑洞的旋轉速度就快多了。

(Source:NCSA, UCLA

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay

關鍵字: , ,